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新介质有望代替水力压裂液

中国页岩气网讯：中国工程院院士、中国石油大学教授沈忠厚日前在国际石油产业高峰论坛上表示，超临界二氧化碳在钻井、压裂、气体置换等方面具有巨大优势，利用其开发低渗和页岩气等非常规油气资源大有可为。

“低渗和非常规油气资源将成为我国未来油气开发的重点，但其开发面临三大难题：一是钻井速度慢，建井周期长，投资成本高；二是孔隙度和渗透率极低，储层极易受污染；三是丰度低，单井产量和采收率低，开采周期较长。”他说。

当温度超过31.1摄氏度、压力超过7.38兆帕，二氧化碳气体就变成超临界态。超临界二氧化碳具有独特的物理化学性质，扩散系数比液体大，具有良好的传质性能。它的表面张力接近零度，因此可以进入任何大于超临界二氧化碳分子的空间。也就是说，用超临界二氧化碳代替水做压裂液，几乎可以解决水力压裂带来的所有难题。

黏土对页岩气的吸附量很大。黏土颗粒越小，甲烷吸附含量就越高；黏土含量越高，每吨岩石的含气量就越大，开发价值就越高。

但这就出现一个问题。页岩的孔隙很小，黏土遇水膨胀就完全堵死了流通通道，气也出不来了。美国人在水力压裂中加入防膨剂等药剂，不但造成环境污染，而且无法从根本上避免膨胀。

早在2000年，美国就开始了先导性的超临界二氧化碳射流破岩试验，效果很好，破岩门限压力（使岩石破碎的最小喷射压力）远远小于水的破岩门限压力。

“我们为了验证结论，开始做试验，发现效果非常好。超临界二氧化碳进行破岩试验的时候，测得两个岩样压力。在花岗岩中，用水的破岩压力是75兆帕，超临界二氧化碳的压力是50兆帕，仅为水的67%；在页岩中，水的破岩压力是124兆帕，超临界二氧化碳破岩压力是55兆帕，只是水的44%。”沈忠厚介绍。

从技术层面上讲，利用超临界二氧化碳开采页岩气，具有相当诱人的优势：一是超临界二氧化碳破岩门限压力低、破岩速度快，能大大缩短建井周期；二是超临界二氧化碳流体既不含固相又不含水，对储层无任何损害和污染，非常适合于黏土含量较高的页岩气藏开发；三是超临界二氧化碳流体黏度低、表面张力为零、易流动，容易进入储层毛细孔隙中，驱替及置换甲烷，提高单井产量和采收率。

从环保理念上讲，利用超临界二氧化碳流体作为介质，可替代大量的水资源，适合于我国国情。也可有效地利用二氧化碳，降低温室气体排放量。

沈忠厚表示，利用超临界二氧化碳工艺开发非常规及低渗透油气资源，是一条符合我国地质条件的技术路径。但目前阻碍该技术应用的最大问题是配套设备尚待完善。就设备防腐，以及如何控制二氧化碳保持超临界状态而言，现有技术是可以达到的。但超临界二氧化碳具有很强的穿透力，如何防止其对橡胶的腐蚀，目前还在研究阶段。

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